Zyta Sendecka
Aktywność badawcza uczniów
w edukacji chemicznej w szkole
podstawowej
✅Jak uczyć chemii przez eksperyment
✅Odmiany doświadczeń uczniowskich
✅Przykłady obserwacji chemicznych
Zeszyt 2
Zestaw 3
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Informacje i wskazówki
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Ranking uczelni
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Nasze e-booki ratujące uczniów i studentów!
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Aktywność badawcza uczniów w edukacji chemicznej w szkole podstawowej, Publikacje z Nauczanie chemii
Opracowanie dla nauczycieli przydatne w dydaktyce przedmiotu
Typologia: Publikacje
2019/2020
1 / 29
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Dokumenty powiązane
Podgląd częściowego tekstu
Pobierz Aktywność badawcza uczniów w edukacji chemicznej w szkole podstawowej i więcej Publikacje w PDF z Nauczanie chemii tylko na Docsity!
Zyta Sendecka
Aktywność badawcza uczniów
w edukacji chemicznej w szkole
podstawowej
✅ Jak uczyć chemii przez eksperyment
✅ Odmiany doświadczeń uczniowskich
✅ Przykłady obserwacji chemicznych
Zeszyt 2
Zestaw 3
Recenzja dr Danuta Kitowska Analiza merytoryczna dr Joanna Borgensztajn Redakcja językowa i korekta Karolina Dzimira-Zarzycka Projekt graficzny, projekt okładki Wojciech Romerowicz, ORE Skład i redakcja techniczna Grzegorz Dębiński Projekt motywu graficznego „Szkoły ćwiczeń” Aneta Witecka ISBN 978-83-65967-46-6 (Zestawy materiałów dla nauczycieli szkół ćwiczeń – przyroda) ISBN 978-83-65967-57-2 (Zestaw 3: Aktywność badawcza uczniów w edukacji przyrodniczej w klasach IV–VIII szkoły podstawowej) ISBN 978-83-65967-59-6 (Zeszyt 2: Aktywność badawcza uczniów w edukacji chemicznej w szkole podstawowej) Warszawa 2017 Ośrodek Rozwoju Edukacji Aleje Ujazdowskie 28 00-478 Warszawa www.ore.edu.pl Publikacja jest rozpowszechniana na zasadach wolnej licencji Creative Commons – Użycie niekomercyjne 3.0 Polska (CC-BY-NC).
Zeszyt 2
Wstęp W podstawie programowej kształcenia ogólnego w szkole podstawowej bardzo wyraźnie zaznaczono, że chemia „jest przedmiotem eksperymentalnym, duży nacisk położony jest na umiejętności związane z projektowaniem i przeprowadzaniem doświadczeń chemicznych. Interpretacja wyników doświadczenia i formułowanie wniosków na podstawie przeprowadzonych obserwacji ma służyć wykorzystaniu zdobytej wiedzy do identyfikowania i rozwiązywania problemów” (Podstawa…, 2017: 10). Eksperyment chemiczny spełnia więc w edukacji chemicznej kluczową rolę, gdyż „umożliwia on rozwijanie aktywności uczniów i kształtowanie samodzielności w działaniu. Dzięki samodzielnemu wykonywaniu doświadczeń lub ich aktywnej obserwacji uczniowie poznają metody badawcze oraz sposoby opisu i prezentacji wyników” (Podstawa…, 2017: 17). Dlatego też autorzy dokumentu zalecają nauczycielom wygospodarowanie czasu na przeprowadzanie doświadczeń chemicznych w ramach zajęć. W dokumencie położono również nacisk na opanowanie umiejętności praktycznych. Uczeń szkoły podstawowej na lekcjach chemii: „1. bezpiecznie posługuje się prostym sprzętem laboratoryjnym i podstawowymi odczynnikami chemicznymi;
- projektuje i przeprowadza proste doświadczenia chemiczne;
- rejestruje ich wyniki w różnej formie, formułuje obserwacje, wnioski oraz wyjaśnienia;
- przestrzega zasad bezpieczeństwa i higieny pracy” (Podstawa…, 2017: 10). Niniejszy zestaw materiałów dotyczy kwestii aktywności badawczej uczniów szkoły podstawowej. Poszczególne zeszyty zawierają doświadczenia, obserwacje czy ćwiczenia, które mogą stać się interesującym elementem zajęć przedmiotowych. Praktyczne wskazówki dydaktyczne opatrzone zostały komentarzem metodycznym. Każdy zeszyt poświęcony jest innej dziedzinie nauk przyrodniczych:
- Zeszyt 1 – edukacja biologiczna;
- Zeszyt 2 – edukacja chemiczna;
- Zeszyt 3 – edukacja fizyczna;
- Zeszyt 4 – edukacja geograficzna.
Zestaw 3
Jak uczyć chemii przez eksperyment? Lekcje chemii nie powinny ograniczać się jedynie do przekazywania wiedzy teoretycznej. Nauczyciel ma za zadanie rozwijać również umiejętności praktyczne ucznia, w ten sposób go aktywizując oraz zwiększając jego zainteresowanie przedmiotem. Nieodzownym narzędziem stają się w związku z tym odpowiednie środki dydaktyczne. W toku edukacji chemicznej bardzo istotne jest korzystanie nie tylko z materiałów wizualnych, lecz także ze środków dydaktycznych typu laboratoryjnego (np. aparatury, odczynników chemicznych). W ten sposób uaktywnionych zostaje więcej zmysłów, a uczeń może być skuteczniej zaktywizowany. „W procesie kształcenia chemicznego uczniowie odbierają informacje głównie przez receptory wzroku i słuchu; duże znaczenie mają też inne zmysły: dotyk i węch. Istotne są także receptory kontrolujące koordynację ruchów motorycznych, głównie w kształceniu umiejętności praktycznych” (Burewicz i in., 2008: 12). „Istotną funkcję w nauczaniu chemii jako przedmiotu przyrodniczego pełni eksperyment chemiczny. […] Aby edukacja w zakresie chemii była możliwie najbardziej skuteczna, zajęcia powinny być prowadzone w niezbyt licznych grupach (podział na grupy) w salach wyposażonych w niezbędne sprzęty i odczynniki chemiczne” – stwierdzają wyraźnie autorzy podstawy programowej (Podstawa…, 2017: 17). Niezbędna do prowadzenia przez nauczyciela ciekawych i bezpiecznych zajęć chemicznych jest więc odpowiednio wyposażona szkolna pracownia.
Zestaw 3
Tytuł eksperymentu: Odczynniki: Sprzęt: Dokładna instrukcja wykonania eksperymentu: Schemat aparatury chemicznej: Wnioski: Spostrzeżenia: Rys. 1. Schemat podstawowej instrukcji eksperymentu chemicznego (na podst.: Burewicz i in., 2008: 13). Środki dydaktyczne na lekcjach chemii Środki dydaktyczne mogą znacznie usprawnić proces nauczania oraz uczenia się podczas zajęć chemicznych. Kluczową rolę odgrywają środki dydaktyczne typu laboratoryjnego, jednak bardzo cenne są także inne pomoce, które aktywizują uczniów i wpływają pozytywnie na twórcze działanie. Materiały wizualne pozwalają w czytelny i prosty sposób przedstawić np. teorie i prawa chemiczne, dzięki czemu uczeń może je szybciej zrozumieć i przyswoić. Za ich pomocą można
Zeszyt 2
również zilustrować obiekty niemożliwe do zaobserwowania na lekcji w inny sposób (np. atomy) oraz trudne do zrozumienia pojęcia abstrakcyjne. Mogą być to modele lub plansze, a także m.in. filmy i programy komputerowe. Poprzez właściwie dobrane środki dydaktyczne nauczyciel jest w stanie uatrakcyjnić proces edukacji chemicznej oraz sprawić, by prezentowane treści były dla uczniów bardziej zrozumiałe. Warto jednak pamiętać, że najistotniejsze pozostaje odpowiednie wykorzystanie materiałów. Nawet najbardziej efektowne środki nie staną się efektywne, jeśli nie zostaną umiejętnie wkomponowane w proces dydaktyczny. Obserwacje i ich funkcje dydaktyczne Obserwacja naukowa „jest najbardziej elementarnym rodzajem doświadczenia, prowadząc tylko do stwierdzeń naukowych na poziomie opisu i klasyfikacji. Obserwacja to zamierzone, planowe spostrzeganie prowadzone w konkretnym celu” (Burewicz i in., 2008: 14). Musi być to również czynność powtarzalna oraz niezależna od obserwatora. Osoba prowadząca obserwację może stosować różne techniki badań, ale nie powinna w żaden sposób ingerować w dane zjawisko.
Zeszyt 2
- Doświadczenia zespołowo-problemowe (weryfikacyjne). Uczniowie przeprowadzają podobne eksperymenty, wykorzystując różne substraty i/lub odmienny sprzęt. Celem doświadczenia jest weryfikacja postawionej wcześniej hipotezy, opierającej się na dotychczasowej wiedzy uczniów.
- Doświadczenia wiązane. Uczniowie wykorzystują otrzymany w pierwszym eksperymencie produkt jako substrat drugiego doświadczenia. Uzyskany w ten sposób produkt zostaje z kolei użyty jako substrat w trzecim eksperymencie itd. Celem doświadczenia tego typu jest wszechstronne zbadanie danej substancji. Pozwala to na „gromadzenie wielu wniosków doświadczalnych, co prowadzi do dogłębnego zrozumienia podstawowych praw i przemian chemicznych oraz fizycznych, a także właściwości substancji” (Burewicz i in., 2008: 18). Funkcje eksperymentu Przeprowadzenie doświadczenia chemicznego może prowadzić do rozwiązania określonego zadania problemowego. Eksperyment pełni wówczas różne funkcje, zależne od jego roli w procesie poznawczym.
- Funkcja motywacyjna eksperymentu. Analiza wyników doświadczenia prowadzi do sformułowania nowego opisu badanego zjawiska oraz nowej wiedzy. Odkryta w ten sposób sprzeczność zawiera istotę problemu, który dzięki przeprowadzonemu eksperymentowi może zostać nazwany i sprecyzowany (np. jako pytanie badawcze). Po zdefiniowaniu hipotezy następuje faza poszukiwania sposobu jej weryfikacji.
Zestaw 3
- Funkcja odkrywcza eksperymentu. Wiele doświadczeń przeprowadzanych podczas zajęć chemicznych dotyczy ustalania właściwości wskazanej substancji. Wykonuje się je z zastosowaniem różnych metod (np. badań elektrochemicznych czy spektralnych), jednak eksperyment jest zawsze pierwszą i najważniejszą fazą procesu poznawczego. Kolejne etapy to: - zbieranie danych i ich klasyfikacja (będąca wynikiem przeprowadzonego doświadczenia); - analiza pozyskanych danych; - próba uogólnienia danych; - określenie właściwości badanej substancji; - eksperymentalna weryfikacja zaproponowanych uogólnień (Burewicz i in., 2008: 19).
- Funkcja sprawdzająca eksperymentu. Analiza logiczna pozwala na sformułowanie hipotezy teoretycznej, która zostaje zweryfikowana przez przeprowadzenie odpowiedniego eksperymentu. Doświadczenie chemiczne pełni więc funkcję sprawdzającą wobec hipotezy wysuniętej na drodze dedukcji, w wyniku symulacji stworzonej na podstawie modelu. Aktywność badawcza uczniów w edukacji chemicznej w szkole podstawowej Założenie, że osobiste zaangażowanie ucznia w zdobywanie wiedzy daje lepsze rezultaty niż przeczytanie przez niego kilku stron w podręczniku, jest powszechnie akceptowane, jednak rzadko bierze się je pod uwagę w praktyce dydaktycznej.
Zestaw 3
- Postawienie hipotezy, czyli udzielenie przez uczniów prawdopodobnej i przewidywalnej odpowiedzi na pytanie badawcze. Odpowiedź ta może być wynikiem wcześniej zdobytej wiedzy lub przypuszczenia. Hipoteza powinna zawierać jedno przypuszczenie, czyli wskazywać jeden czynnik. Nie oceniamy hipotez, nie ma złych lub dobrych odpowiedzi na pytanie badawcze. Każda, nawet najbardziej śmiała, jest dopuszczalna. Poprawnie postawiona hipoteza może być zatem prawdziwa lub fałszywa. Postawienie hipotezy fałszywej, a w konsekwencji jej odrzucenie zmusza do postawienia kolejnej i podjęcia następnej próby jej zweryfikowania. Uczeń stawia tylko jedną hipotezę w jednym cyklu eksperymentu. Pytanie badawcze Jaki wpływ na strukturę białka ma temperatura? Hipotezy Pod wpływem temperatury białko zmienia kolor. Pod wpływem temperatury białko ścina się. Struktura białka nie ulega zmianie.
- Określenie zmiennej niezależnej (tego, co będziemy zmieniać), zmiennej zależnej (tego, co będziemy mierzyć) oraz zmiennych kontrolnych (tego, co musimy pozostawić niezmienne). Określenia tych zmiennych powinni dokonać uczniowie, jednak na początkowym etapie pracy z uczniami metodą eksperymentu można zaobserwować trudności w ich wskazaniu oraz mylenie określeń. W związku z tym nauczyciel wspólnie z uczniami zastanawia się nad tym, jakie czynniki mogą mieć wpływ na badane zjawisko. W tym przypadku na strukturę białka może mieć wpływ: - światło; - wilgotność; - szklana probówka; - ilość białka; - temperatura itp. Z powstałej listy zmiennych niezależnych wybieramy do danego eksperymentu tylko jeden czynnik. Wybór kilku zmiennych i próby zmieniania ich jednocześnie nie pozwolą na określenie, która z nich rzeczywiście powoduje zmiany. Czynnik wybrany jako zmienna niezależna będzie zmieniany w trakcie eksperymentu. Wszystkie pozostałe czynniki, które zostały wymienione na początku planowania eksperymentu jako mające potencjalny wpływ na strukturę białka, muszą pozostać stałe. Te czynniki nazywane są zmiennymi kontrolnymi. W ten sposób mamy pewność, że wyniki eksperymentu zależą tylko od czynnika określonego jako zmienna niezależna. Zmienna zależna to czynnik (parametr) mierzony podczas doświadczenia, który zmienia się w zależności od modyfikacji zmiennej niezależnej. Pomiary tego czynnika
Zeszyt 2
pozwalają zweryfikować hipotezę, to znaczy określić, czy była prawdziwa, czy fałszywa. Zmienna zależna także jest tylko jedna. Pytanie badawcze Jaki wpływ na strukturę białka ma temperatura? Hipotezy Pod wpływem temperatury białko zmienia kolor. Zmienna niezależna temperatura Zmienna zależna struktura białka Zmienne kontrolne materiał, z jakiego została wykonana probówka, wilgotność, ilość białka, światło
- Zaplanowanie próby kontrolnej i badawczej. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Podczas planowania eksperymentu trzeba uwzględnić zestaw, w którym badany czynnik nie działa, oraz taki, w którym wprowadzono celowo wybrany czynnik. Czasami wprowadza się tzw. kontrolę pozytywną (próba kontrolna pozytywna) i kontrolę negatywną (próba kontrolna negatywna). Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Kontrola negatywna to również dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego czynnika.
Zeszyt 2
- Sformułowanie wniosku. Analizując wyniki doświadczenia, badacz dostrzega określone prawidłowości. Na tej podstawie formułuje wniosek, który musi być spójny z problemem badawczym. Pytanie badawcze Jaki wpływ na strukturę białka ma temperatura? Hipotezy Pod wpływem temperatury białko zmienia kolor. Zmienna niezależna temperatura Zmienna zależna struktura białka Zmienne kontrolne materiał, z jakiego została wykonana probówka, wilgotność, ilość białka, światło Próba kontrolna odmierzona ilość białka w probówce Próby doświadczalne odmierzona ilość białka w probówce podgrzewana w płomieniu palnika Wynik Pod wpływem wysokiej temperatury białko się ścina. Wniosek Temperatura zmienia strukturę białka.
Zestaw 3
- Weryfikacja hipotezy. Wynik doświadczenia pozwala stwierdzić, czy postawiona hipoteza była prawdziwa. Zamykamy wtedy postępowanie badawcze, stwierdzając: hipoteza okazała się prawdziwa. Pytanie badawcze Jaki wpływ na strukturę białka ma temperatura? Hipotezy Pod wpływem temperatury białko zmienia kolor. Zmienna niezależna temperatura Zmienna zależna struktura białka Zmienne kontrolne szklana probówka, wilgotność, ilość białka, światło Próba kontrolna odmierzona ilość białka w probówce Próby doświadczalne odmierzona ilość białka w probówce podgrzewana w płomieniu palnika Wynik Pod wpływem wysokiej temperatury białko się ścina. Wniosek Temperatura zmienia strukturę białka. Weryfikacja hipotezy Hipoteza jest fałszywa. Realizacja całego procesu planowania eksperymentu wspólnie z uczniami będzie skutkować ich większym zaangażowaniem w przeprowadzanie doświadczenia. Pobudzi ich do samodzielności i do zdobywania wiedzy merytorycznej, a także do powiązania przyczyny ze skutkiem oraz wyniku z weryfikacją postawionej hipotezy. Zdolność
Zestaw 3
Rys. 3. Niezgodność wyników doświadczenia z dotychczasową wiedzą a rozwój wiedzy Zapoznając się z warunkami realizacji podstawy programowej z zakresu chemii w szkole podstawowej, znajdziemy część poświęconą rekomendowanym doświadczeniom. W celu pełnej realizacji podstawy programowej zalecane jest uwzględnienie w toku nauki następującego zestawu doświadczeń (do wykonania samodzielnie przez uczniów lub w formie pokazu nauczycielskiego):
- „badanie właściwości fizycznych (np. stanu skupienia, barwy, rozpuszczalności w wodzie i benzynie, oddziaływania z magnesem, kruchości, plastyczności, gęstości) oraz chemicznych (np. odczynu roztworu wodnego, pH, palności) wybranych produktów (np. soli kuchennej, cukru, mąki, octu, oleju jadalnego, wody, węgla, glinu, miedzi, żelaza);
- sporządzanie mieszanin jednorodnych i niejednorodnych, rozdzielanie tych mieszanin; rozdzielanie dwóch cieczy mieszających i niemieszających się ze sobą; rozdzielanie zawiesiny na składniki;
- ilustracja zjawiska fizycznego i reakcji chemicznej.
- reakcja otrzymywania np. siarczku żelaza(II) jako ilustracja reakcji syntezy, termiczny rozkład węglanu wapnia jako ilustracja reakcji analizy i reakcja np. magnezu z kwasem solnym jako ilustracja reakcji wymiany;
- badanie efektu energetycznego reakcji chemicznych (np. magnezu z kwasem solnym) i zjawisk fizycznych (np. tworzenie mieszaniny oziębiającej, rozcieńczanie wodorotlenku sodu);
- badanie, czy powietrze jest mieszaniną;
Zeszyt 2
- otrzymywanie tlenu, wodoru, tlenku węgla(IV), badanie wybranych właściwości fizycznych i chemicznych tych gazów;
- badanie wpływu różnych czynników (np. obecności: tlenu, wody, chlorku sodu) na powstawanie rdzy. Badanie sposobów ochrony produktów stalowych przed korozją;
- badanie zdolności rozpuszczania się w wodzie różnych produktów (np. cukru, soli kuchennej, oleju jadalnego, benzyny);
- badanie wpływu różnych czynników (temperatury, mieszania, stopnia rozdrobnienia) na szybkość rozpuszczania się ciał stałych w wodzie;
- otrzymywanie wodnego roztworu wodorotlenku sodu w reakcji sodu z wodą oraz wodnego roztworu wodorotlenku wapnia w reakcji tlenku wapnia z wodą w obecności fenoloftaleiny lub uniwersalnego papierka wskaźnikowego. Otrzymywanie wodorotlenku miedzi(II) w reakcji strąceniowej zachodzącej po zmieszaniu np. wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) z wodnym roztworem wodorotlenku sodu;
- otrzymywanie kwasów tlenowych na przykładzie kwasu fosforowego(V) (ortofosforowego(V)) w obecności oranżu metylowego;
- badanie przewodnictwa elektrycznego wody destylowanej oraz wodnych roztworów wybranych substancji (np. sacharozy, wodorotlenku sodu, chlorku sodu, chlorowodoru, kwasu etanowego (octowego);
- badanie odczynu oraz pH wody destylowanej, a także kwasu solnego i wodnego roztworu wodorotlenku sodu za pomocą wskaźników (np. fenoloftaleiny, oranżu metylowego, uniwersalnego papierka wskaźnikowego);
- badanie odczynu oraz pH żywności (np. napoju typu cola, mleka, soku z cytryny, wodnego roztworu soli kuchennej) oraz środków czystości (np. płynu do prania, płynu do mycia naczyń);
- badanie zmiany barwy wskaźników (np. oranżu metylowego) w trakcie mieszania kwasu solnego i wodnego roztworu wodorotlenku sodu;
- otrzymywanie trudno rozpuszczalnych soli i wodorotlenków;
- obserwacja reakcji spalania alkanów (metanu lub propanu), identyfikacja produktów spalania;
- odróżnianie węglowodorów nasyconych od nienasyconych (np. wodą bromową);